Producción de Acetona a Partir de Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación del Alcohol Isopropílico Segunda Entrega [Diseño de Procesos – ICQ341]

Profesor: Andrés Vargas Ayudante: Sebastián Franco Alumnos: Alejandra Catalán 2851008-K Luciano Cortés 2884018-7 Diego Garrido 2951029-6 Francisco Mancilla 2951012-1 Gisella Pulgar 2984029-6 Mauro Saavedra 2951024-5 Carrera: Ingeniería Civil Química Fecha: 28 de Julio, 2014

Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

Resumen Ejecutivo La acetona es un compuesto orgánico, reconocido por industrias de distintas índoles como un excelente solvente. La producción de este producto en la industria se basa en dos procesos: la peroxidación de cumeno y la deshidrogenación de alcohol isopropílico (IPA); este último compuesto se degrada produciendo acetona de alta pureza, sin trazas de compuestos tóxicos e hidrógeno molecular como subproducto. En este informe se realizó el control de la planta de producción de acetona a partir de IPA diseñada en el trabajo anterior, teniendo en cuenta como prioridades:   

La estabilidad de la temperatura del reactor para una reacción óptima. La protección de equipos críticos ya sea por su importancia en la planta o por su costo, como el compresor de hidrógeno, las torres de destilación, el horno y el reactor. Control y monitoreo remotos, para identificar rápidamente problemas en cualquier zona de la planta.

Adicionalmente, se diseñaron planes de partida de la planta y de detención programada; así como indicaciones para diferentes situaciones de emergencia.

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

Índice Resumen Ejecutivo ................................................................................................................. 2 Índice ...................................................................................................................................... 3 Índice de Tablas ...................................................................................................................... 7 Índice de Figuras .................................................................................................................... 7 1.

Control de Procesos ........................................................................................................ 8 1.1.

Etapa de Precalentamiento ....................................................................................... 8

1.1.1.

Tanque de Alimentación ...................................................................................... 8

1.1.2.

Intercambiadores de Precalentamiento................................................................. 8

1.2.

Etapa de Reacción .................................................................................................... 8

1.2.1.

Reactor ................................................................................................................. 8

1.2.2.

Horno .................................................................................................................... 8

1.3.

Etapa de Condensación y Recuperación de Hidrógeno ........................................... 9

1.3.1.

Enfriamiento ......................................................................................................... 9

1.3.2.

Separador Flash.................................................................................................... 9

1.3.3.

Torre de absorción ................................................................................................ 9

1.3.4.

Compresor ............................................................................................................ 9

1.4.

Etapa de Destilación ................................................................................................ 9

1.4.1.

Torre de Destilación de Acetona. ......................................................................... 9

1.4.1.1.

Zona Superior ................................................................................................. 10

1.4.1.2.

Zona Inferior ................................................................................................... 10

1.4.2.

2.

1.4.2.1.

Zona Superior ................................................................................................. 10

1.4.2.2.

Zona Inferior ................................................................................................... 11

Tabla de Controladores y Medidores ........................................................................... 12 2.1.

3.

Torre de Recuperación de IPA. .......................................................................... 10

Diagrama de Flujo de Proceso (PFD) y sistema de control ................................... 16

Plan de Partida .............................................................................................................. 18 3.1.

Tareas previas a la puesta en marcha ..................................................................... 18

3.1.1.

Mantenimiento ................................................................................................... 18

3.1.2.

Inspecciones ....................................................................................................... 18

3.1.3.

Test de presión, limpieza, secado y purga .......................................................... 18

3

Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

3.1.4.

Equipamiento ..................................................................................................... 19

3.1.5.

Preparación de operación ................................................................................... 19

3.1.6.

Seguridad ............................................................................................................ 19

3.1.7.

Protección contra el fuego .................................................................................. 19

3.2.

4.

5.

Puesta en marcha de servicios ............................................................................... 19

3.2.1.

Activación sistema eléctrico............................................................................... 19

3.2.2.

Activación sistemas contra incendios ................................................................ 20

3.2.3.

Sistema de refrigeración ..................................................................................... 20

3.2.4.

Aire de instrumentación ..................................................................................... 20

3.2.5.

Sistemas de vapor ............................................................................................... 20

3.2.6.

Sales fundidas ..................................................................................................... 20

3.2.7.

Horno (H-1). ....................................................................................................... 20

3.2.7.1.

Soplado de hornos. ......................................................................................... 21

3.2.7.2.

Encendido del horno. ...................................................................................... 21

3.3.

Puesta en Marcha: Zona de precalentamiento y Reacción.................................... 21

3.4.

Puesta en Marcha: Enfriador I-3 y Condensador I-4. ............................................ 22

3.5.

Puesta en Marcha: Separador Flash V-2. ............................................................... 22

3.6.

Puesta en Marcha: Columna de Absorción T-1. .................................................... 23

3.7.

Puesta en Marcha: Compresor C-1 ........................................................................ 23

3.8.

Puesta en Marcha: Torre de destilación T-2 .......................................................... 23

3.9.

Puesta en Marcha: Torre de destilación T-3 .......................................................... 24

Plan de Detención Programada..................................................................................... 25 4.1.

Protocolo de detención programada de la planta. .................................................. 25

4.2.

Evacuación sales de servicio.................................................................................. 26

Emergencias.................................................................................................................. 27 5.1.

Caída de la energía eléctrica .................................................................................. 27

5.1.1.

Causas................................................................................................................. 27

5.1.2.

Consecuencias .................................................................................................... 27

5.1.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 27

5.2. 5.2.1.

Falta de vapor......................................................................................................... 27 Causas................................................................................................................. 27

4

Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

5.2.2.

Consecuencias .................................................................................................... 27

5.2.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 27

5.3.

Cavitación de bombas ............................................................................................ 28

5.3.1.

Causas................................................................................................................. 28

5.3.2.

Consecuencias .................................................................................................... 28

5.3.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 28

5.4.

Surge en compresor ............................................................................................... 28

5.4.1.

Causas................................................................................................................. 28

5.4.2.

Consecuencias .................................................................................................... 28

5.4.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 28

5.5.

Falta de agua de proceso ........................................................................................ 29

5.5.1.

Causas................................................................................................................. 29

5.5.2.

Consecuencias .................................................................................................... 29

5.5.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 29

5.6.

Falta de agua de servicio ........................................................................................ 29

5.6.1.

Causas................................................................................................................. 29

5.6.2.

Consecuencias .................................................................................................... 29

5.6.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 29

5.7.

Falla en intercambiadores de calor, condensadores, rehervidores ......................... 30

5.7.1.

Causas................................................................................................................. 30

5.7.2.

Consecuencias .................................................................................................... 30

5.7.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 30

5.8.

Fallas de control ..................................................................................................... 30

5.8.1.

Causas................................................................................................................. 30

5.8.2.

Consecuencias .................................................................................................... 30

5.8.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 30

5.9.

Pérdida de carga al reactor. .................................................................................... 30

5.9.1.

Causas................................................................................................................. 30

5.9.2.

Consecuencias .................................................................................................... 31

5.9.3.

Medidas a tomar ................................................................................................. 31

5.10.

Aumento de carga al reactor............................................................................... 31

5

Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

5.10.1.

Causas ............................................................................................................. 31

5.10.2.

Consecuencias ................................................................................................ 31

5.10.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 31

5.11.

Desactivación del catalizador ............................................................................. 31

5.11.1.

Causas ............................................................................................................. 31

5.11.2.

Consecuencias ................................................................................................ 31

5.11.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 32

5.12.

Disminución de temperatura del reactor ............................................................ 32

5.12.1.

Causas ............................................................................................................. 32

5.12.2.

Consecuencias ................................................................................................ 32

5.12.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 32

5.13.

Rotura de tubos en el horno................................................................................ 32

5.13.1.

Causas ............................................................................................................. 32

5.13.2.

Consecuencias ................................................................................................ 32

5.13.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 32

5.14.

Daño recubrimiento del horno, material refractario. .......................................... 33

5.14.1.

Causas ............................................................................................................. 33

5.14.2.

Consecuencias ................................................................................................ 33

5.14.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 33

5.15.

Pérdida de gas natural ........................................................................................ 33

5.15.1.

Causas ............................................................................................................. 33

5.15.2.

Consecuencias ................................................................................................ 33

5.15.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 33

5.16.

Absorción inadecuada de gases .......................................................................... 34

5.16.1.

Causas ............................................................................................................. 34

5.16.2.

Consecuencias ................................................................................................ 34

5.16.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 34

5.17.

Caída de carga a la primera torre de destilación ................................................ 34

5.17.1.

Causas ............................................................................................................. 34

5.17.2.

Consecuencias ................................................................................................ 34

5.17.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 34

6

Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

5.18. 5.18.1.

Causas ............................................................................................................. 35

5.18.2.

Consecuencias ................................................................................................ 35

5.18.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 35

5.19.

6.

Aumento de temperatura en torres. .................................................................... 35

Aumento de presión en torres............................................................................. 35

5.19.1.

Causas ............................................................................................................. 35

5.19.2.

Consecuencias ................................................................................................ 35

5.19.3.

Medidas a tomar ............................................................................................. 35

Referencias ................................................................................................................... 37

Índice de Tablas Tabla 1: Descripción de lazos de control y medidores. ........................................................ 12

Índice de Figuras Figura 1. P&ID de Planta de Acetona, primera parte ........................................................... 16 Figura 2. P&ID de Planta de Acetona, segunda parte .......................................................... 17

7

Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

1. Control de Procesos 1.1.Etapa de Precalentamiento 1.1.1. Tanque de Alimentación El nivel del tanque de almacenamiento de IPA V-1 es controlado mediante una válvula en la alimentación de materia prima fresca (LIC-1). Las presiones de las bombas de descarga y la temperatura de la corriente de salida del tanque son medidas por medio de PI-1 y TI-1 respectivamente.

1.1.2. Intercambiadores de Precalentamiento La cantidad de IPA que ingresa a los intercambiadores de precalentamiento y, por tanto, al reactor, es controlada a la salida de la bomba B-1 a través del controlador FIC-1. Para asegurar que la temperatura a la entrada del reactor sea la correcta, se controla la variable a la salida del intercambiador I-2 a través de TIC-1, modificando la cantidad de sales fundidas que ingresan a los precalefactores sin antes pasar por el reactor (TICV-1). Las temperaturas a las entradas y salidas de ambos intercambiadores son medibles gracias a TI2, TI-3 y TI-4. La temperatura de las sales fundidas que ingresan a I-1 es medida por el medidor TI-10.

1.2.Etapa de Reacción 1.2.1. Reactor Un medidor de caída de presión en el reactor (DPI-1) se utiliza para avisar en la sala de control de posibles ensuciamientos en el lecho catalizador. Debido a que la reacción es endotérmica, el fluido dentro del reactor se debe mantener a una temperatura adecuada; para esto, se mide la temperatura de salida del reactor mediante el TIC-2, que controla la entrada de sales fundidas al reactor.

1.2.2. Horno Para asegurar la cantidad de oxígeno en exceso óptima en la combustión, un analizador de composición de los gases de combustión que emanan del horno (AIC-1) controla la cantidad de aire que ingresa a los quemadores en la corriente 40, cuyo flujo se puede medir a través del medidor FI-3. La temperatura de salida de las sales del horno debe ser constante, por lo que es medida por TIC-3 y controlada por la cantidad de gas natural que se utiliza en los quemadores; los parámetros de temperatura, presión y flujo del combustible son medidos por TI-6, PI-3 y FI-2 respectivamente; de la misma forma las sales a la entrada del horno son monitoreadas por TI-5, PI-2 y FI-1.

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

1.3.Etapa de Condensación y Recuperación de Hidrógeno 1.3.1. Enfriamiento Las temperaturas de salidas de los flujos de producto de los intercambiadores I-3 e I-4, son controladas por los flujos de servicio que pasan por estos mismos intercambiadores ya mencionados, gracias al control efectuado por TIC-4 y TIC-5 respectivamente. Las temperaturas tanto de salida como de entradas de los servicios están indicados por los indicadores TI-11, TI-12 para el intercambiador I-3 y TI-13 y TI-14 para el condensador I4.

1.3.2. Separador Flash Para asegurar una correcta separación de fases, la cantidad de líquido en el separador V-2 se controla mediante el medidor de nivel LIC-2, que regula la cantidad de líquido que sale del estanque por medio de las bombas B-3. Un medidor de presión a la salida de la bomba que impulsa el líquido hacia las torres de destilación (PI-8) sirve como referencia al estado de funcionamiento de las bombas. Un medidor de presión en el separador (PI-7) ayuda a monitorear el estado del gas en el interior.

1.3.3. Torre de absorción Ya que la cantidad de agua que ingresa a la torre de absorción depende de la cantidad que gas que ingrese, se miden los flujos de ambas corrientes (FIC-2 para el gas y FIC-3 para el agua de proceso) y, con un controlador de razón de flujo (FrIC-1), se modifica la apertura de la válvula de entrada de agua. Al medir el nivel en el fondo de la torre (LIC-3) se decide cuánto líquido se expulsa para unirse a la corriente de salida líquida del separador para así evitar la inundación de la torre. La presión dentro de la torre es medida en PIC-1 y controlada mediante la válvula de entrada de hidrógeno al horno; la temperatura, la presión y el flujo de hidrógeno que entran a H-1 son medidos por TI-7, PI-4 y FI-4.

1.3.4. Compresor Para evitar el surge, se controla la línea de retorno del compresor mediante un medidor de presión en la descarga (PIC-2).

1.4. Etapa de Destilación 1.4.1. Torre de Destilación de Acetona. La cantidad de mezcla que llega a alimentar la torre de destilación T-2 se registra a través del medidor de flujo FI-5.

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

1.4.1.1. Zona Superior La temperatura de tope de la torre de destilación de acetona es medida por TIC-6 y controlada por la cantidad de reflujo de producto a la torre. Debido a que el condensador de la torre T-2 debe condensar toda la salida de gas, se controla la temperatura a la salida del producto del condensador I-5 con el controlador TIC-7 que modifica la entrada de fluido de refrigeración a I-5; la temperatura de entrada del producto al mismo es dada por el medidor TI-14 y su salida por TI-15. El condensador I-5 y el tanque acumulador de condensado V-3 se encuentran a la misma altura, por lo que, por ley de Bernoulli, la presión de la torre se transmite hacia ambos equipos. Por lo mismo, el controlador de nivel del tanque LIC-4 (que modifica la cantidad de acetona producto que se saca del sistema) tiene un set point definido por la presión en la torre obtenido por PIC-3. Las bombas B-4 poseen indicadores de presión para monitorear su funcionamiento (PI-9). El flujo y la temperatura de la acetona producto son medidos por FI-6 y TI-23.

1.4.1.2. Zona Inferior Debido a que en la parte inferior de la torre se tiene líquido, se debe evitar la inundación de los platos de destilación; para esto, el controlador de nivel LIC-5 controla la cantidad de líquido que sale del fondo y es enviado a la siguiente torre (línea 19). Las bombas B-5 poseen indicadores de presión para monitorear su funcionamiento (PI-10). La temperatura de fondo de T-2 es controlada por TIC-8 que regula la cantidad de líquido que entra al rehervidor I-6.

1.4.2. Torre de Recuperación de IPA. La cantidad de mezcla que llega a alimentar la torre de destilación T-3 se registra a través del medidor de flujo FI-6.

1.4.2.1. Zona Superior La temperatura de tope de la torre de destilación de acetona es medida por TIC-9 y controlada por la cantidad de reflujo de producto a la torre. Debido a que el condensador de la torre T-3 debe condensar todo, se controla la temperatura de salida del producto de tope con el controlador TIC-10 modificando el flujo del servicio de refrigeración a I-7; la temperatura de entrada del producto al mismo es dada por el medidor TI-18, y su salida por TI-19. El condensador I-7 y el tanque acumulador de condensado V-4 se encuentran a la misma altura, por lo que, por ley de Bernoulli, la presión de la torre se transmite hacia ambos

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

equipos. Por lo mismo, el controlador de nivel del tanque LIC-6 (que modifica la cantidad de IPA que se recicla al tanque de alimentación V-1) tiene un set point definido por la presión en la torre, dado por PIC-4. El flujo y la temperatura del IPA reciclado son registrados por FI-8 y TI-25. Las bombas B-6 poseen indicadores de presión para monitorear su funcionamiento (PI-12).

1.4.2.2. Zona Inferior Debido a que en la parte inferior de la torre se tiene líquido, se debe evitar la inundación de los platos de destilación; para esto, el controlador de nivel LIC-7 controla la cantidad de líquido que sale del fondo y es enviado a tratamiento de aguas residuales (línea 23); esta línea tiene medidores de temperatura y flujo TI-24 y FI-7. Las bombas B-7 poseen indicadores de presión para monitorear su funcionamiento (PI-13). La temperatura de fondo de T-3 es controlada por TIC-11 que regula la cantidad de líquido que entra al rehervidor I-8.

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

2. Tabla de Controladores y Medidores Tabla 1: Descripción de lazos de control y medidores.

Objetivos

TAG

Recurso Controlado

Mantener constante el nivel de V-1

LIC-1

LICV-1

LICV-1

Corriente 1

TI-1 PI-1

-

FIC-1

FICV-1

FICV-1

Corriente 2

TI-2

-

TI-3

-

TI-9 TI-10 TI-4

-

TIC-1

TICV-1

TICV-1

Corriente de bypass de C30 a C31

TIC-2

TICV-2

TICV-2

Corriente 30

DPI-1

-

TIC-3

TICV-3

TICV-3

Corriente 41

AIC-1

AICV-1

AICV-1

Corriente 40

TI-5 PI-2 FI-1

-

TI-6

-

PI-3 FI-2

-

Regular el correcto funcionamiento del reactor R-1

Regular el correcto funcionamiento del Horno H-1

Descripción Controla el nivel en V-1 y envía señal a válvula LICV-1 Válvula que regula la entrada de IPA fresco a V-1 Mide temperatura de salida de V-1 Mide presión de descarga de B-1 Mide el flujo a la salida de las bombas B-1 A/B de descarga de tanque de almacenamiento de IPA, y envía señal a válvula FICV-1 Válvula que regula el flujo de entrada al intercambiador I-1 Mide temperatura de entrada a I-1 Mide temperatura de salida de I-1 y entrada a I2 Mide temperatura de salida de reactor R-1 Mide temperatura de entrada de sales a I-1 Mide temperatura de salida de I-2 Mide la temperatura de la corriente de IPA a la entrada del reactor, enviando señal a llave de bypass TICV-1 Regula la cantidad de sal fundida que pasa por los intercambiadores I-1 e I-2. Mide la temperatura a la salida del reactor R-1, y envía señal a válvula de control TICV-2 Controla la entrada de sales fundidas calefactoras al reactor R-1 Mide la caída de presión en el lecho de catalizador en el reactor R-1 Mide la temperatura de salida de las sales fundidas, y envía señal a válvula TICV-3 Controla la cantidad de gas natural que ingresa a los quemadores del horno H-1 Mide la cantidad de oxígeno en los gases de combustión provenientes del horno H-1 Controla la cantidad de aire que ingresa al horno H-1 Mide temperatura de entrada de sales en C34 Mide presión de entrada de sales en C34 Mide flujo de entrada de sales en C34 Mide temperatura de entrada de gas natural en C41 Mide presión de entrada de gas natural en C41 Mide flujo de entrada de gas natural en C41

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

Proteger el compresor C-1

Velar por el correcta condensación de producto en intercambiadores I-3 e I-4

Asegurar una correcta separación de fases en V-2

Separar correctamente hidrógeno en absorbedor T-1

FI-3

-

TI-7

-

PI-4 FI-4 PI-4 TI-8

-

PIC-2

PICV-2

PI-6

Retorno Corriente 29 -

TIC-4

TICV-4

TICV-4

Corriente 51

TI-11

-

TI-12

-

TIC-5

TICV-5

TICV-5

Corriente 52

TI-13

-

TI-14

-

PI-7

-

LIC-2

LICV-2

PICV-2

PI-8

C8 en descarga de bomba B-3 -

FIC-2

FrIC-1

FIC-3

FrIC-1

FrIC-1

FrICV-1

FrICV-1

Corriente 28

PIC-1

PICV-1

PICV-1

C29 en descarga de compresor C-1

LICV-2

13

Mide flujo de entrada de aire en C40 Mide temperatura de entrada de hidrógeno en C29 Mide presión de entrada de hidrógeno en C29 Mide flujo de entrada de hidrógeno en C29 Mide presión dentro de horno H-1 Mide temperatura dentro de horno H-1 Mide presión a la descarga de C-1 y envía señal a válvula PICV-2 Válvula que regula la cantidad de hidrógeno en C29 que retorna a la succión de compresor C-1 Mide presión a la descarga de bomba B-8 Mide temperatura de descarga de intercambiador I-3 y envía señal a válvula TICV-4 Válvula que regula entrada de agua de refrigeración a I-3 Mide temperatura de entrada de agua a intercambiador I-3 Mide temperatura de salida de agua a intercambiador I-3 Mide temperatura de descarga de intercambiador I-4 y envía señal a válvula TICV-5 Válvula que regula entrada de agua de refrigeración a I-4 Mide temperatura de entrada de agua a condensador I-4 Mide temperatura de salida de agua a condensador I-4 Mide la presión dentro de V-2 Mide el nivel de líquido en el separador flash V2 y envía señal a LICV-2 Válvula que regula la cantidad de líquido que sale del separador V-2 Mide presión de descarga de bomba B-3 Mide flujo de gases que ingresan al absorbedor T-1 y envía señal a FrIC-1 Mide flujo de agua de proceso que ingresa a absorbedor T-1 y envía señal a FrIC-1 Mantiene constante la razón entre de gases desde V-2 y agua de proceso enviando señal a FrICV-1 Regula la cantidad de agua de proceso que llega a absorbedor T-1 Mide la presión dentro del absorbedor T-1 y envía señal a PICV-1 Controla la cantidad de hidrógeno que se envía a horno H-1

Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

Asegurar una correcta destilación de acetona en torre T-2

Medir condiciones de acetona producto Recuperar IPA para su reciclo a tanque de alimentación V-1 y agua de proceso para su tratamiento

LIC-3

LICV-3

LICV-3

Corriente 10

FI-5

-

TIC-6

TICV-6

TICV-6

Corriente 14

TIC-7

TICV-7

TICV-7

Corriente 55

TI-14

-

TI-15

-

PIC-3

LIC-4

LIC-4

LICV-4

LICV-4

Corriente 15

PI-9

-

LIC-5

LICV-5

LICV-5

Corriente 19

PI-10

-

TIC-8

TICV-8

TICV-8

Corriente 17

TI-16

-

PI-11

-

TI-17

-

FI-7

-

Mide el nivel de líquido en torre de absorción T-1 y envía señal a válvula LICV-3 Regula la cantidad de líquido que sale de absorbedor T-1 Mide el flujo de líquido que ingresa a torre de destilación T-2 Mide temperatura de tope de torre de destilación T-2 Válvula que regula la cantidad de reflujo líquido a la torre T-2 Mide la temperatura de salida del condensador I-5 y envía señal a válvula TICV-7 Válvula que regula la cantidad de agua de refrigeración que entra a I-5 Mide temperatura de entrada de agua de refrigeración a I-5 Mide temperatura de salida de agua de refrigeración de I-5 Mide la presión de tope de torre de destilación T-2 y envía set point a LIC-4 Mide nivel de líquido en V-3 y, usando el set point dado por PIC-3, envía señal a LICV-3 Válvula que regula la cantidad de acetona producto que sale del sistema Mide la presión de descarga de la bomba B-4 Mide nivel de líquido en el fondo de la torre T-2 y envía señal a LICV-5 Válvula que controla la entrada de mezcla IPA/agua a torre T-3 Mide la presión de descarga de bomba B-5 Mide la temperatura de fondo de la torre T-2 y envía señal a válvula TICV-8 Regula la cantidad de mezcla que entra a rehervidor I-6 Mide la temperatura de entrada de vapor al rehervidor I-6 Mide la presión de entrada de vapor al rehervidor I-6 Mide la temperatura de salida de agua al rehervidor I-6 Mide el flujo de acetona producto

TI-23

-

Mide la temperatura de acetona producto

FI-6

-

TIC-9

TICV-9

TICV-9

Corriente 26

TIC-10

TICV-10

Mide el flujo de líquido que ingresa a torre de destilación T-3 Mide temperatura de tope de torre de destilación T-3 Válvula que regula la cantidad de reflujo líquido a la torre T-3 Mide la temperatura de salida del condensador

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Monitorear el IPA de reciclo

TICV-10

Corriente 54

TI-18

-

TI-19

-

PIC-4

LIC-6

LIC-6

LICV-6

LICV-6

Corriente 27

PI-12

-

LIC-7

LICV-7

LICV-7

Corriente 23

PI-13

-

TIC-11

TICV-11

TICV-11

Corriente 21

TI-21

-

PI-14

-

TI-22

-

FI-9 TI-25

-

I-7 y envía señal a válvula TICV-10 Válvula que regula la cantidad de agua de refrigeración que entra a I-7 Mide temperatura de entrada de agua de refrigeración a I-7 Mide temperatura de salida de agua de refrigeración de I-7 Mide la presión de tope de torre de destilación T-3 y envía set point a LIC-6 Mide nivel de líquido en V-4 y, usando el set point dado por PIC-4, envía señal a LICV6 Válvula que regula la cantidad de IPA de reciclo que se envía a V-1 Mide la presión de descarga de bomba B-6 Mide nivel de líquido en el fondo de la torre T-3 y envía señal a LICV-7 Válvula que controla la salida de agua residual a planta de tratamiento Mide la presión de descarga de bomba B-7 Mide la temperatura de fondo de la torre T-3 y envía señal a válvula TICV-11 Regula la cantidad de mezcla que entra a rehervidor I-6 Mide la temperatura de entrada de vapor al rehervidor I-7 Mide la presión de entrada de vapor al rehervidor I-7 Mide la temperatura de salida de agua al rehervidor I-7 Mide el flujo de IPA reciclo a V-1 Mide la temperatura de IPA reciclo a V-1

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2.1.Diagrama de Flujo de Proceso (PFD) y sistema de control A continuación se presenta el PFD de la planta de producción de acetona y su correspondiente sistema de control.

Figura 1. P&ID de Planta de Acetona, primera parte

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Figura 2. P&ID de Planta de Acetona, segunda parte

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3. Plan de Partida 3.1.Tareas previas a la puesta en marcha 3.1.1. Mantenimiento -

-

Organizar el personal, que cada uno tenga labores asignadas y que no existan dudas respecto a la tarea a cumplir. Deben existir materiales y equipos de reposición disponibles en el almacén, en caso de que ocurriese algún imprevisto. Con ello, se tomarán en cuenta los elementos de primera importancia y que sin estos el desarrollo del proceso no se llevaría a cabo de forma adecuada o simplemente no podría hacerse efectivo. Mantener siempre vigentes herramientas especiales que se deban utilizar y procedimientos, con el fin de mantener entrenados a los operarios. Establecer los procedimientos de inspección para cada uno de los equipos involucrados en la planta.

3.1.2. Inspecciones -

Realizar inspección al interior de estanques. Red de tuberías e instrumentación de acuerdo con los diagramas de ingeniería. Disponer de todos los equipos listos para ser operados. Revisar que el catalizador esté en condiciones óptimas de operación, con el fin de propiciar una adecuada reacción. Se debe además, analizar que exista un volumen adecuado de sales que se utilizarán para el servicio de energía para el reactor R-1 e intercambiadores I-1 e I-2.

3.1.3. Test de presión, limpieza, secado y purga -

-

Debe ser realizado a las tuberías y válvulas. Limpieza de tuberías y equipos de forma exhaustiva. Soplador de las líneas de instrumentación. Realizar test de continuidad con aire, con el fin de no tener pérdidas en las líneas. Test de vacío, para los equipos que operan a presión menor a la atmosférica (ej Horno H-1). Es necesario comprobar el libre movimiento en tuberías y equipos, para no tener un desgaste en otros elementos que impidan el movimiento de los mismos debido a la gran cantidad de flujos que pasen por ellos. Además, considerar el análisis de elementos que mantienen estables a las tuberías y equipos, considerando que éstos no se desnivelen de su eje principal y afecte al proceso en sí. Pruebas de presión en todos los equipos de la planta.

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3.1.4. Equipamiento -

Motores eléctricos. Rotación. Test sin carga. Compresores centrífugos. Comprobar instrumentación y controles. Operaciones preliminares de lubricación. Realizar test de funcionamiento. Analizar bombas y calibrado.

3.1.5. Preparación de operación -

Revisar disponibilidad de herramientas y escaleras de acceso. Permitir la afluencia operarios de forma expedita, minimizando riesgos. Materia prima de producto disponible y listo para el inicio de operación.

3.1.6. Seguridad -

Corroborar que los medios de primeros auxilios y asistencia médica se encuentren disponibles y operando. Acciones de emergencia, zonas de escape, procedimientos de evacuación, zonas seguras cercanas a ubicación y zonas con material médico y emergencia, deberán ser conocidos por cada persona que esté en la planta.

3.1.7. Protección contra el fuego -

Procedimiento de extinción de incendios disponible. Procedimiento de actuación frente a incendios, fugas o explosiones preparado. Disponibilidad de extintores y elementos contra incendios en punto estratégicos y conocidos.

3.2.Puesta en marcha de servicios 3.2.1. Activación sistema eléctrico -

Se debe activar el sistema eléctrico de la planta, con el fin de proporcionar la energía requerida en todos los sectores de la misma.

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3.2.2. Activación sistemas contra incendios -

Comprobar que los fluidos que se utilizarán contra incendios estén en condiciones óptimas de operación ante eventuales fallas e incidentes.

3.2.3. Sistema de refrigeración -

Se debe llenar los estanques de agua de refrigeración, con el fin de tener disponible el servicio en la puesta en marcha.

3.2.4. Aire de instrumentación -

Las válvulas de control de la planta son neumáticas, por lo que es necesario tener aire comprimido listo para su utilización.

3.2.5. Sistemas de vapor -

-

Comprobar que las calderas que proveen de vapor al sistema dispongan de agua suficiente para el comienzo de la operación y que exista en ellas toda la instrumentación necesaria para su correcto funcionamiento. Antes de presionar la matriz de vapor dar aviso a área de suministro y revisar trampas de vapor. Drenar matrices de vapor. Drenar puntos bajos. Abrir matriz de vapor y calentar gradualmente dejando que se presurice. Asegurar que no haya circuitos alimentados con vapor por ambos extremos. Verificar que en condensadores y enfriadores el agua este cortada antes de vaporizar. Revisar presiones de válvulas de seguridad para que no sean accionadas indebidamente.

3.2.6. Sales fundidas -

Calentar las sales a temperatura de fundición en forma periódica, a modo de evitar el estancamiento de sales en el estanque de almacenamiento. Posteriormente se verifica que en el estanque de almacenamiento de sales fundidas exista el nivel óptimo de sales, además, que posean la temperatura ideal para que hagan ingreso a las líneas de servicio de la zona de reacción.

3.2.7. Horno (H-1).

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3.2.7.1. Soplado de hornos. El objetivo del soplado del horno es eliminar la mayor cantidad de agua contenida, u otros compuestos, en los coils de los hornos. Este procedimiento se realiza con el piloto y los quemadores de los hornos apagados. Esto se realiza para asegurar que no haya evaporación de agua con un potencial aumento de volumen y daños al equipo.

3.2.7.2. Encendido del horno. -

-

La puesta en marcha se realizará con tiro natural, por lo que se deberá verificar que el dámper de la guillotina este cerrado. Comprobar funcionamiento del dámper del horno y de los sistemas de seguridad. Normalizar las conexiones a los quemadores de H2 y de gas natural. Soplar con vapor cada quemador para asegurar que las boquillas estén limpias. Abrir a un 50% dámper individual de los quemadores. Verificar que las válvulas de los combustibles de los quemadores estén cerradas. Verificar que el dámper de la chimenea este totalmente abierto. Autorizar la entrada de gas natural. Las válvulas de cada quemador deben estar cerradas. Preparar antorcha de encendido. Empezar en este momento a ocupar todos los pilotos del horno. Avisar a las unidades correspondientes que se empezarán a ocupar los gases. Encendido de quemadores de forma diametralmente opuesta, para así asegurar una correcta distribución de temperatura al interior del equipo. Aumento de temperatura de 50 ºC/h. Alcanzar estado estacionario y ajustes finales como exceso de aire, inyección de hidrogeno obtenido en torre de absorción para utilizarlo como combustible.

3.3.Puesta en Marcha: Zona de precalentamiento y Reacción Para poder llevar a cabo la puesta en marcha se debe tener presente algunas situaciones en específico: - Evitar la solidificación en las líneas o en los equipos de las sales utilizadas como servicio. - Evitar el ingreso de corrientes con temperaturas muy elevadas a los equipos que no tengan un fluido de “enfriamiento”, para evitar el daño de los mismos. - Evitar el shock térmico en las líneas del proceso y en los coils del horno, lo que puede provocar que rupturas, agrietamientos o daños graves a las líneas producto de la gran diferencia de temperatura. Frente a estas situaciones la propuesta de puesta en marcha es la siguiente:

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-

-

-

-

-

-

Se enciende el Horno H-1, calentándolo paulatinamente como se señalizó previamente (50[°C/h]). Se estabilizará el horno con vapor de servicio, para asegurar que los tubos del horno tengan un fluido “frío” y no exista el shock térmico antes mencionado. Hasta que el horno llegue a 300[°C]. Se comienza a ingresar sales fundidas a 200[°C] en un estanque previo en su flujo mínimo asegurando la no cavitación de la bomba involucrada. Manteniendo cerrada válvulas de entradas de la sales al reactor R-1 e intercambiador I-2. De esta forma se genera un circuito cerrado entre el horno y el estanque, arrastrando así el vapor que pueda quedar en las líneas. Cuando el horno haya alcanzado el 80% de la temperatura ideal, se abre el flujo de alimentación de la planta al mínimo indicado en el punto siguiente. Se regula a partir del controlador FIC-1, un flujo mínimo de IPA de alimentación para asegurar la no cavitación de las Bombas B-1 A/B y B-3 A/B. Teniéndose en cuenta que existirá una recirculación de la corriente 8 hacia la corriente 27 con el objetivo de mantener los equipos con flujos antes de ingresar calor al sistema. Se abren las válvulas de entrada al reactor R-1 e intercambiador I-2, cerrando a su vez la válvula paulatinamente de ingreso al estanque V-5. Como se tiene que el flujo de sales es bajo y el de alimentación también, se evita el choque térmico en las líneas de sales fundidas que van a los intercambiadores y reactor. Se activan los flujos de servicio de enfriamiento de los intercambiadores I-3 e I-4. Se aumenta entonces el flujo de la corriente 2 seteada por FIC-1, y a su vez se activan los controladores TIC-1 y TIC-2 que regularan el flujo de sales hacia el reactor e intercambiadores. Como la activación de los controladores TIC-1 y TIC-2, aumentará la temperatura del flujo de proceso, comenzará a existir la reacción química deseada sin embargo fuera de las especificaciones requeridas, a partir de esto se cierra completamente el reflujo de 8 a 27 y se activa entonces la fase de separación.

3.4.Puesta en Marcha: Enfriador I-3 y Condensador I-4. -

Verificar operatividad de los equipos, instrumentación y agua de servicio, así como también la funcionalidad de la zona de reacción. Llenar completamente la carcasa con el producto gaseoso del reactor. Inyectar agua de servicio por los tubos. Alcanzar presión y nivel superior para llenar líneas o equipos posteriores. Monitorear continuamente temperaturas.

3.5.Puesta en Marcha: Separador Flash V-2. -

Verificar que la instalación del equipo e instrumentación sea la correcta.

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-

-

Alimentar el separador flash con la corriente de reacción condensada parcialmente hasta alcanzar el nivel y la presión superior a la requerida con el fin de llenar líneas y equipos posteriores. Accionar la bomba (B-3) que alimenta la torre de destilación (T-2). Monitorear continuamente la presión y el nivel del equipo.

3.6.Puesta en Marcha: Columna de Absorción T-1. -

-

-

Verificar que la instalación del equipo, instrumentación y servicios asociados sea la correcta. Ingresar agua de lavado a la columna de absorción T-1. El agua de lavado utilizada proviene de la purificación del agua residual, la cual corresponde al producto de fondo de la columna de IPA T-3, sin embargo durante la primera puesta en marcha de la planta el agua de lavado proviene de la red de agua. Ingresar la corriente gaseosa con los productos de la reacción. Se debe supervisar la razón de flujos entre la corriente gaseosa proveniente del separador flash y el agua de lavado, verificando así que el proceso de absorción se esté llevando a cabo. Adicionalmente se debe tener un monitoreo constante del flujo gaseoso que abandona la columna AB-1 con el fin de alcanzar la presión de trabajo deseada. Mantener un muestreo constante en el flujo líquido que abandona la columna de absorción T-1 con el fin de conocer en qué momento la columna se encuentra operando en estado estacionario.

3.7.Puesta en Marcha: Compresor C-1 -

Verificar que la instalación del equipo e instrumentación sea la adecuada. Verificar que no hay carga de partida. Hacer prueba de giro del compresor. Abrir succión y descarga del compresor. Comprobar funcionamiento del piping instalado para prevenir la zona surge. Accionar compresor con la corriente de H2 proveniente de la columna de absorción T-1. Formar presión de descarga en forma gradual hasta que se estabilice. Monitorean continuamente las presiones y vibraciones.

3.8.Puesta en Marcha: Torre de destilación T-2 -

Inspeccionar instrumentación y la operatividad de los diferentes equipos en conexión directa. Realizar prueba de presión (presurizar torre y comprobar que no pierda presión mediante posibles fugas).

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-

Lavar sistemas de reciclo (corrientes 17 y 14). Alimentar la corriente de entrada que proviene desde el fondo del separador flash (corriente 11). Encender la bomba de fondo de la torre (B-5), una vez que se alcance la altura mínima para el correcto control de nivel en la torre (LIC-5). Accionar la corriente de vapor de fondo (I-6). Accionar el agua de refrigeración del tope de la torre (Corriente 55). Encender la bomba de tope de la torre (B-4), una vez que se alcance la altura mínima para el correcto control de nivel del acumulador de tope (LIC-4). Regular el flujo de la corriente de reflujo (Corriente 14), hasta que se alcance una temperatura estable en el tope de la torre.

3.9.Puesta en Marcha: Torre de destilación T-3 -

Mismo procedimiento previo que para la torre T-2. Lavar sistemas de reciclo (corrientes 21 y 26). Alimentar la corriente de entrada que proviene desde la primera torre de destilación (corriente 19). Encender la bomba de fondo de la torre (B-7), una vez que se alcance la altura mínima para el correcto control de nivel en la torre (LIC-7). Accionar la corriente de vapor de fondo (I-8). Accionar el agua de refrigeración del tope de la torre (Corriente 54). Encender la bomba de tope de la torre (B-6), una vez que se alcance la altura mínima para el correcto control de nivel del acumulador de tope (LIC-6). Regular el flujo de la corriente de reflujo (Corriente 26), hasta que se alcance una temperatura estable en el tope de la torre.

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4. Plan de Detención Programada La detención programada de la planta tiene como finalidad realizar las tareas pertinentes a: - Mantenimiento y revisión de equipos. - Limpieza de equipos y planta. - Sustitución de equipos, accesorios, válvulas, tuberías, aislantes e instrumentación en mal estado. - Instalación de equipos debidos a posibles ampliaciones de la planta.

4.1.Protocolo de detención programada de la planta. 1. Dar aviso de la detención de la planta al personal de las demás unidades, tales como gerentes de producción, jefe y personal de turno, además de los departamentos de prevención de riesgos y servicios de emergencia. 2. Disminuir la temperatura del horno a razón de 100[°C/h], hasta dejar encendidos solamente los pilotos. 3. Disminuir el flujo de alimentación paulatinamente, evitando así una caída de presión rápida en la operación del reactor. 4. Evacuar las sales de servicio paulatinamente hacia estanque de almacenamiento V5*, una vez que el horno haya alcanzado una temperatura de 500[°C]. 5. Rescatar el producto final que siga bajo especificación y almacenarlo para su posterior comercialización. 6. Operar sólo con agua de servicio, monitoreando la composición de la corriente que abandona el tanque de condensados en el área de destilación hasta verificar que se eliminó todo residuo de reactivo o producto, obteniendo un producto fuera de especificación, el que será dispuesto en un tanque de almacenamiento para su posterior reproceso. 7. Apagar los quemadores del horno (en forma opuesta), de tal forma de no sobrecargar alguna zona específica del horno. Se debe cortar la alimentación de combustibles al horno. 8. Detener reflujos intermedios. 9. Lavado con agua de la columna de absorción, torres de destilación y circuitos auxiliares. 10. Garantizar la eliminación de todo el aire y agua de servicio, purgando todas las líneas. 11. Apagar el compresor y las bombas del proceso. 12. Realizar inspección a todos los equipos en búsqueda de fallas o filtraciones en las líneas de proceso, enviando a mantención aquellos equipos que se encuentren dañados.

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Cabe destacar que previo a la detención programada de la planta se debe maximizar la producción, para así tener un sobre-stock que cubra la demanda del producto durante el periodo que la plana se encuentre detenida.

4.2.Evacuación sales de servicio Para evacuar las sales de servicio, se hace necesario abrir la válvula hacia el estanque V-5, cerrando paulatinamente las válvulas de entrada al reactor R-1 e intercambiador I-2, hasta llegar al flujo mínimo de sales para que la bomba de sal no cavite, una vez alcanzado este punto se apaga la bomba y se procede a limpiar las líneas arrastrando las sales restantes con un flujo de vapor hacia el estanque de almacenamiento V-5.

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5. Emergencias 5.1.Caída de la energía eléctrica 5.1.1. Causas 

Falla en el suministro eléctrico.

5.1.2. Consecuencias   

Emergencia inmediata en la planta, afecta a todos los equipos. Falla de equipos que usan energía eléctrica como en bombas y compresor, provocando ruptura de ejes, cavitación o zona de surge. Afecta a todos los equipos, incluyendo sistema de control.

5.1.3. Medidas a tomar  

Suministrar energía eléctrica con generadores autónomos. Detener la planta, en caso de persistir problema.

5.2.Falta de vapor 5.2.1. Causas  

Falta de suministro. Ruptura de matriz.

5.2.2. Consecuencias   

Problemas de reflujo de fondo de torres de destilación, afectando presiones y perfiles de temperaturas de torres de destilación. Pérdida de productos de tope de torres: Menos producción de acetona e IPA (estos compuestos se van por corrientes de fondo de las torres). Problemas en etapas de puesta en marcha y detención, por lavados de equipos, llevar equipos a temperatura de procesos, entre otros.

5.2.3. Medidas a tomar  

Bajar las cargas de operación y adaptar la planta a las nuevas condiciones de operación. Detener la planta, en caso de persistir problema.

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5.3.Cavitación de bombas 5.3.1. Causas     

Disminución de la presión de succión. Disminución de flujos que pasan por las bombas. Falla mecánica, eléctrica o filtros sucios. Desgaste del rodete de la bomba. Recomendable reemplazar esa parte periódicamente. Falla instrumental.

5.3.2. Consecuencias    

Daño al equipo. Daño a los rodetes, cavitaciones y ruidos a las bombas. Cavitación en tiempo prolongado puede provocar daños permanentes en el equipo. Pérdida de las condiciones del proceso. Problemas con circulación de fondo de torres de destilación.

5.3.3. Medidas a tomar   

Revisar funcionamiento de bombas, poniendo en funcionamiento bomba spare en caso de ser necesario, para evitar una posible detención completa de la unidad. Disminuir cargas de proceso en caso de ser necesario, ajustándolo a las nuevas condiciones. Reemplazar equipos o partes de equipo dañado.

5.4.Surge en compresor 5.4.1. Causas    

Falla mecánica, eléctrica o filtros sucios. Problemas de alineamiento por mala instalación del montaje. Problema de balanceo por descompensación del peso, deformación del eje. Falla instrumental.

5.4.2. Consecuencias  

Daño al equipo. Equipo costoso y caro. Pérdida de inyección de hidrógeno al horno, aumentando flujo de gas natural requerido.

5.4.3. Medidas a tomar  

Revisar funcionamiento de compresor y control. Aumentar presión de succión mediante recirculación.

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 

En caso de seguir con el problema, ventear gases a antorcha. Reemplazar equipos o partes de equipo dañado.

5.5.Falta de agua de proceso 5.5.1. Causas  

Falta de suministro. Problema de ruptura de matriz.

5.5.2. Consecuencias  

Problemas de absorción de gases, generando una pérdida de recuperación de la acetona en el enfriador. Baja nivel de la torre de absorción.

5.5.3. Medidas a tomar 

Bajar las cargas de operación y adaptar la planta a las nuevas condiciones de operación.

5.6.Falta de agua de servicio 5.6.1. Causas  

Falta de suministro. Problema de ruptura de matriz.

5.6.2. Consecuencias   

Problemas de condensación e intercambio de calor en el circuito de enfriamiento a la salida del reactor. Problemas de reflujo de tope de torres de destilación, afectando presiones y perfiles de temperaturas de torres de destilación. Aumento de la acetona a la salida del reactor, aumentando la carga de agua de proceso en el absorbedor.

5.6.3. Medidas a tomar  

Bajar las cargas de operación y adaptar la planta a las nuevas condiciones de operación. Detener la planta, en caso de persistir problema.

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5.7.Falla en intercambiadores de calor, condensadores, rehervidores 5.7.1. Causas  

Corrosión y rupturas de tubos, filtraciones. Ensuciamiento y corrosión de tubos y corazas.

5.7.2. Consecuencias  

Pérdida de fluidos de proceso y de servicios. Pérdida de intercambio de calor, aumento de servicios requeridos.

5.7.3. Medidas a tomar     

Verificar visualmente los equipos. Verificar presión de los equipos. En caso de filtraciones, detener equipos. En caso de ruptura, detener equipo, evacuar al personal cercano. Detener la planta, en caso de persistir problema.

5.8.Fallas de control 5.8.1. Causas   

Contaminación de corrientes de proceso. Descalibración de sensores, desajuste de rango de operación por instrumento fuera de especificación. Problema en transductores I/P.

5.8.2. Consecuencias   

Proceso opera sin control, no cumpliendo con los requerimientos del proceso. Control no recibe información adecuada del proceso. Problemas pueden afectar a lazos posteriores o anteriores de la planta.

5.8.3. Medidas a tomar   

Operar control en forma manual. Control debe ser supervisado y recalibrado. Verificar correcta operación de transductores.

5.9.Pérdida de carga al reactor. 5.9.1. Causas   

Falla eléctrica bombas B-1 A/B. Bajo nivel en el tanque de alimentación V-1. Bajo nivel de tanques de almacenamiento de materia prima.

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5.9.2. Consecuencias   

Sobrecalentamiento de productos y reactantes, aumentando presión en la línea. Pérdidas de condiciones operativas del proceso. Posible detención de la planta

5.9.3. Medidas a tomar    

Verificar funcionamiento de bombas, poner en servicio bomba spare en caso de ser necesario. Confirmar nivel de tanque de alimentación. con encargados de este. Accionar válvula de alivio en el reactor. Detener la planta, en caso de persistir problema.

5.10.

Aumento de carga al reactor.

5.10.1. 

Falla de instrumentación o sistema de control.

5.10.2.   

Desactivación del catalizador

5.11.1.



Causas

Caducidad o envenenamiento del catalizador.

5.11.2.   

Medidas a tomar

Verificar funcionamiento de control. Adaptar la planta a las nuevas condiciones operativas. Detener la planta, en caso de persistir problema.

5.11. 

Consecuencias

Disminuye temperatura en el reactor y rendimiento de la reacción. Inundación de separador flash. Alteración condiciones de proceso, menor producción acetona.

5.10.3.   

Causas

Consecuencias

Reacciones no se llevan a cabo con normalidad. Pérdida de H2 alimentado al horno, pérdida de acetona, aumento recirculación IPA. Alteración de condiciones operativas del proceso, alteración de separación en separador flash y torres de destilación. Alteración operación torre de absorción, disminuyen gases a absorber.

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5.11.3.   

Detener la planta, en caso de persistir problema. Reactivación del catalizador con hidrógeno. En caso de ser necesario, sustitución del catalizador.

5.12.

Disminución de temperatura del reactor

5.12.1.   

Rotura de tubos en el horno

5.13.1.

  

Consecuencias

Combustión incontrolada en el hogar del horno, lo que produce calentamientos localizados, afectando a otros tubos del horno, lo que podrían romperse también. Salida de sales a altas temperaturas hacia la cámara del horno, poniendo en peligro su estructura. Riesgo de propagación de incendio. Detención de emergencia de la unidad.

5.13.3. 

Causas

Fatiga o corrosión del material. Recalentamiento en una zona de la cámara de combustión, lo que produce ampollas y posterior rupturas de tubos.

5.13.2. 

Medidas a tomar

Verificar funcionamiento de la instrumentación. Disminuir flujo de alimentación. Verificar que no haya ruptura de piping en sales. Detener la planta, en caso de persistir problema.

5.13.  

Consecuencias

Disminuye producción de acetona e hidrógeno.

5.12.3.    

Causas

Falla de instrumentación. Disminución de servicios de sales. Disminución de transferencia de calor entre sales y materia primas de reacción.

5.12.2. 

Medidas a tomar

Medidas a tomar

Apagar inmediatamente el horno mediante shut down en el horno, o desde la pantalla.

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

  

Retirar sales a tanque de almacenamiento de estas y desplazar coils con vapor de emergencia. Dar vapor de emergencia a la cámara y asegurarse que las temperaturas se mantengan dentro de un valor razonable. Continuar con la detención del resto de la unidad.

5.14.

Daño recubrimiento del horno, material refractario.

5.14.1. 

Por excesiva temperatura, producto de gases calientes o contacto con la llama de manera directa.

5.14.2.  

Pérdida de gas natural

5.15.1.

Consecuencias

Posible alteración operativa del proceso. Disminución de la producción Afecta directamente temperatura del reactor, reacción de producción de acetona no se lleva a cabo como corresponde.

5.15.3.   

Causas

Corte de suministro de gas natural. Falla de control o instrumental. Fatiga o corrosión del material.

5.15.2.   

Medidas a tomar

Monitorear temperatura cámara de combustión. Inyección de vapor de enfriamiento Cambio en condiciones de operación. Detener la planta, en caso de persistir problema.

5.15.  

Consecuencias

Calentamiento de la carcasa sobre puntos calientes. Posible rompimiento o formación de ampollas al recubrimiento.

5.14.3.    

Causas

Medidas a tomar

Verificar funcionamiento del control. Ajustar la planta a las nuevas condiciones del funcionamiento. Detener la planta, en caso de persistir problema.

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5.16.

Absorción inadecuada de gases

5.16.1.    

Aumento o disminución de flujo de agua del proceso. Alteración de la temperatura de operación de los equipos. Alteración en la presión de operación. Cambio de nivel de líquido en la torre de absorción.

5.16.2.    

Caída de carga a la primera torre de destilación

5.17.1.



Consecuencias

Pérdida del perfil térmico de la torres, provocando más volatilización. Disminuye composición de acetona en el tope. Aumento de reflujo en el tope. Posible detención de la planta.

5.17.3.  

Causas

Falla mecánica, eléctrica o filtros sucios de bomba B-3 A/B. Bajo nivel en separador flash o torre de absorción. Falla instrumental.

5.17.2.    

Medidas a tomar

Verificar razón de flujos de agua de proceso y gas de ingreso al condensador. Verificar correcto funcionamiento de válvulas y control. Verificar la temperatura de operación. Verificar la presión de operación. Detención de la planta para verificar funcionamiento de equipos y/o reparación del control afectado.

5.17.   

Consecuencias

Se está quemando en el horno más gases de proceso si la absorción disminuye. Alteración en el flujo de la alimentación a la primera torre de destilación. Rebalse de la torre de absorción, Pérdida de acetona o IPA de recirculación.

5.16.3.     

Causas

Medidas a tomar

Verificar funcionamiento de control asociado. Verificar funcionamiento de las bombas B-3 A/B, dejando en funcionamiento bomba spare en caso de ser necesario. Disminuir carga del rehervidor de fondo.

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

Detener la planta, en caso de persistir problema.

5.18.

Aumento de temperatura en torres.

5.18.1.    

Disminución del nivel de líquidos en las torres. Disminución en el reflujo de tope. Falla en el condensador de tope. Falla instrumental.

5.18.2.   



Aumento de presión en torres.

5.19.1.

Consecuencias

Afecta volatilización de productos. Aumenta la temperatura de ebullición de los compuestos. Aumenta la carga del rehervidor. Aumenta la temperatura de la torre.

5.19.3.    

Causas

Incorrecta operación del separador flash. Disminución del agua de servicio del condensador. Falla en la instrumentación.

5.19.2.    

Medidas a tomar

Verificar funcionamiento de instrumentación. Disminuir carga de rehervidor de fondo. En torre de destilación aumentar servicio de reflujo de tope para disminuir temperatura de la torre. Detener la planta, en caso de persistir problema.

5.19.   

Consecuencias

Empeora separación en torres. Acetona pierde especificaciones por aumento de vaporización (T-2). Aumento recirculación hacia el tanque inicial del proceso (T-3).

5.18.3.   

Causas

Medidas a tomar

Verificar funcionamiento de instrumentación. Disminuir el vapor de servicio del rehervidor. Aumentar agua de servicio en el codensador de tope. Apertura válvula en el tope de la torre.

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico



Detener la planta, en caso de persistir problema.

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Producción de Acetona a partir de la Deshidrogenación de Alcohol Isopropílico

6. Referencias -

Álvarez, Castro, “Diseño conceptual, planta de producción de acetona por medio de alcohol isopropílico”, 2012. Ferhan, “Acetone production from IPA”,EGE University, Chemical Engineering Department, 2009. Konushandbook, “Heattransfertecnicwithorganic media”.Vol 1. Alemania, 1977. Seader, Henley, Roper, “Separation Process Principles”, 3rd Edition.

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